JP2010059806A - 排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】インジェクタの先端面に堆積するデポジットによる排気通路内への添加剤の供給不良を防止した排気浄化装置を提供する。
【解決手段】エンジンの排気通路に介装される排気浄化用触媒と、排気浄化用触媒よりも上流側に配されて排気通路に添加剤を噴射するインジェクタと、を具備すると共に、インジェクタから排気通路に添加剤が噴射される際に、エンジンの運転状態を通常燃焼から通常燃焼よりもＰＭの排出を抑制した低ＰＭ排出燃焼に切り替える切替手段を具備する構成とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、エンジンから排出される排気ガスを浄化する排気浄化装置に関する。

自動車等に搭載されるエンジン、特にディーゼルエンジンから排出される排気ガス中には、一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）等や、微粒子状物質（ＰＭ：Particulate Matter）等が多く含まれている。このため、一般的には、エンジンから排出される排気ガスが通過する排気通路に、例えば、上記汚染物質を分解（還元等）するための三元触媒や、ＰＭを捕捉するためのパティキュレートフィルタ等を設け、排気ガスが浄化された状態で大気中に放出されるようにしている。

このようなパティキュレートフィルタは、使用に伴ってフィルタ内にＰＭが堆積して通過抵抗が増大するため、必要に応じて再生処理を行う必要がある。このような再生処理としては、パティキュレートフィルタに加熱装置を配設し、加熱によりＰＭを燃焼さて除去することが行われていたが、パティキュレートフィルタの上流に設けられた酸化触媒に燃料（軽油）などの炭化水素系液体を流入させて発熱反応を生じさせ、この熱によりパティキュレートフィルタの再生処理を行う方法も提案されている。

また、ディーゼルエンジンにおいては、窒素酸化物（ＮＯｘ）が特に多く発生し易い。このため、ディーゼルエンジンには、排気ガス中のＮＯｘを効率的に分解するために、例えば、ＮＯｘの吸着と還元とを繰り返し行ってＮＯｘを分解（還元）する、いわゆるＮＯｘトラップ触媒が多く採用されている。

このようなＮＯｘトラップ触媒は、吸着したＮＯｘを分解（還元）するため、ＮＯｘトラップ触媒に外部から還元剤（添加剤）を適宜供給する必要がある。このため、一般的には、燃料（軽油）等を還元剤として排気通路内に噴射することでＮＯｘトラップ触媒に供給するようにしている。例えば、排気管に設けられたインジェクタによって燃料を排気通路内に噴射し、燃料が混合された排気ガスをＮＯｘトラップ触媒に供給するようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。

またＮＯｘトラップ触媒にはＮＯｘと共に硫黄酸化物（ＳＯｘ）も吸着されるため、ＮＯｘトラップ触媒に燃料（還元剤）を供給してＮＯｘトラップ触媒を高温にすることで、ＳＯｘを分解（還元）することも行われている。
特開２００５−２１４１００号公報

このようなインジェクタの先端面及びその周囲には、いわゆるデポジットが徐々に堆積してしまい、インジェクタから排気通路に還元剤を良好に供給できないという問題が生じる虞がある。具体的には、排気通路内に燃料等の還元剤を噴射するインジェクタのノズルが開口する先端面は、排気通路内に露出されており高温の排気ガスに晒されるため、この先端面の温度は比較的高温になる。このため、インジェクタから噴射した還元剤（例えば、燃料）がインジェクタの先端面に付着すると、付着した還元剤の揮発成分が蒸発して残った成分が変質してデポジットとして徐々に堆積してしまう。また付着した還元剤がバインダとなって排ガス中の煤が付着してデポジットとして徐々に堆積してしまう。このようにインジェクションの先端面及びその周囲にデポジットが堆積すると、インジェクタのノズルの目詰まりが生じて排気通路に還元剤を良好に供給できなくなる虞がある。

なおこのようにインジェクタ等にデポジットが堆積してしまった場合には、インジェクタを取り外して堆積したデポジットを除去するメンテナンス作業を行う必要がある。インジェクタを取り外すには、インジェクタが取り付けられている装着部材や、インジェクタに取り付けられている還元剤（燃料）の配管や、その周囲に配されている冷却水の配管等を取り外す必要があり、メンテナンス作業にはかなりの労力を必要とする。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、インジェクタの先端面に堆積するデポジットによる排気通路内への添加剤の供給不良を防止した排気浄化装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明の第１の態様は、エンジンの排気通路に介装される排気浄化用触媒と、該排気浄化用触媒よりも上流側に配されて前記排気通路に添加剤を噴射するインジェクタと、を具備すると共に、前記インジェクタから前記排気通路に添加剤が噴射される際に、前記エンジンの運転状態を通常燃焼から該通常燃焼よりもＰＭ（微粒子状物質）の排出を抑制した低ＰＭ排出燃焼に切り替える切替手段を具備することを特徴とする排気浄化装置にある。

かかる第１の態様では、エンジンの運転状態が低ＰＭ排出燃焼であるときには、排気ガスに含まれる煤の量が通常燃焼時よりも大幅に減少する。これにより、排気ガス中の煤がインジェクタの先端面等にデポジットとして堆積するのを抑制することができる。したがって、デポジットが堆積することによる排気通路への添加剤の供給不良を防止することができる。

本発明の第２の態様は、前記切替手段は、各運転状態に応じて空燃比を変更することを特徴とする第１の態様の排気浄化装置にある。

かかる第２の態様では、空燃比を変更（リーン化）することで、比較的容易に低ＰＭ排出燃焼を実施することができる。

本発明の第３の態様は、前記エンジンが排気通路と吸気通路とを接続されて排気ガスの一部を循環させるＥＧＲ通路を具備するものであり、前記切替手段は、各運転状態に応じて前記ＥＧＲ通路を介して循環させる排気ガスの量を変更することを特徴とする第１又は２の態様の排気浄化装置にある。

かかる第３の態様では、ＥＧＲ通路を解して循環させる排気ガス（ＥＧＲガス）の量を変更することで、空燃比を容易に変更することができる。例えば、ＥＧＲガスの量を減少させることで、空燃比はリーン化される。

本発明の第４の態様は、前記エンジンが排気通路に配設されたタービンを排気により回転させることで吸気通路に配設されたコンプレッサを回転させて吸気の過給を行うターボチャージャを具備するものであり、前記切替手段は、各運転状態に応じて前記ターボチャージャによる過給圧を変更することを特徴とする第１〜３の何れか一つの態様の排気浄化装置にある。

かかる第４の態様では、過給圧を変更することで、空燃比を容易に変更することができる。例えば、過給圧を増大させることで、空燃比はリーン化される。

本発明の第５の態様は、前記切替手段は、各運転状態に応じて前記エンジンの燃料噴射弁から噴射される燃料の噴射圧を変更することを特徴する第１〜４の何れか一つの態様の排気浄化装置にある。

かかる第５の態様では、燃料の噴射圧を変更することで、通常燃焼と低ＰＭ排出運転との切替を行うことができる。すなわち、燃料の噴射圧を増大させるとＰＭの排出量が減少する傾向にあるため、この傾向に併せて燃料の噴射圧を変更することで、通常燃焼と低ＰＭ排出運転との切替を容易に行うことができる。

かかる本発明では、インジェクタから排気通路に添加剤を噴射しても、インジェクタの先端面等に、この添加剤をバインダ（接着剤）として排気ガス中の煤がデポジットとして堆積するのを抑制することができる。したがって、排気浄化用触媒の還元処理や、ＤＰＦの再生処理を長期に亘って良好に実施することができる。

以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。

図１は、一実施形態に係る排気浄化装置の概略構成を示す図である。図１に示すように、排気浄化装置１０は、複数の排気浄化用触媒と排気浄化用フィルタとを有し、これら複数の排気浄化用触媒と排気浄化用フィルタとは、車両に搭載される多気筒ディーゼルエンジン（以下、単にエンジンという）１１の排気管（排気通路）１２に介装されている。

エンジン１１は、シリンダヘッド１３とシリンダブロック１４とを有し、シリンダブロック１４の各シリンダボア１５内には、ピストン１６が往復移動自在に収容されている。そして、このピストン１６とシリンダボア１５とシリンダヘッド１３とで燃焼室１７が形成されている。なお、ピストン１６は、コンロッド１８を介してクランクシャフト１９に接続されており、ピストン１６の往復運動によってクランクシャフト１９が回転するようになっている。

またシリンダヘッド１３には吸気ポート２０が形成され、この吸気ポート２０には吸気マニホールド２１を含む吸気管（吸気通路）２２が接続されている。また、吸気ポート２０には、吸気弁２３が設けられておりこの吸気弁２３によって吸気ポート２０が開閉されるようになっている。

また、シリンダヘッド１３には、排気ポート２４が形成され、この排気ポート２４には、排気マニホールド２５を含む排気管（排気通路）１２が接続されている。なお、排気ポート２４には排気弁２６が設けられており、吸気ポート２０と同様に、排気ポート２４はこの排気弁２６によって開閉されるようになっている。

これら吸気管２２及び排気管１２の途中には、ターボチャージャ２７が設けられている。ターボチャージャ２７は、図示しないタービンと、このタービンに連結されたコンプレッサとを有し、エンジン１１からターボチャージャ２７内に排気ガスが流れ込むと、排気ガスの流れによってタービンが回転し、このタービンの回転に伴ってコンプレッサが回転して吸気管２２からターボチャージャ２７内に空気を吸い込んで加圧するようになっている。またターボチャージャ２７の下流側の吸気管２２には、インタークーラ２８が配されている。そして、ターボチャージャ２７で加圧された空気は、インタークーラ２８によって冷却されてエンジン１１の各吸気ポート２０に供給される。

インタークーラ２８の下流側の吸気管２２には、電動アクチュエータの駆動により吸気管（吸気通路）を開閉するスロットルバルブ２９が設けられている。さらに、スロットルバルブ２９の下流側の排気管１２には、ターボチャージャ２７の上流側の排気管１２に連通するＥＧＲ管（ＥＧＲ通路）３０が接続されている。またこのＥＧＲ管３０にはＥＧＲクーラ３１が設けられ、ＥＧＲ管３０の吸気管２２との接続部分にはＥＧＲ弁３２が設けられている。そしてこのＥＧＲ弁３２が開弁することで、排気管１２を流れる排気ガスの一部がＥＧＲクーラ３１によって冷却された後、吸気管２２に供給されるようになっている。

なおシリンダヘッド１３には、各気筒の燃焼室１７内に燃料を直噴射する電子制御式の燃料噴射弁３３が設けられている。燃料噴射弁３３にはコモンレール３４から燃料が供給される。コモンレール３４にはサプライポンプ３５により燃料タンク（図示なし）の燃料が供給され、エンジン１１の回転速度に応じてサプライポンプ３５から所定圧で燃料がコモンレール３４に供給される。コモンレール３４では燃料が所定の燃圧に調整され、コモンレール３４から所定の燃圧に制御された高圧燃料が燃料噴射弁３３に供給される。

ターボチャージャ２７の下流側の排気管１２には、排気浄化用触媒であるディーゼル酸化触媒（以下、単に酸化触媒と称する）３６及びＮＯｘトラップ触媒３７と、排気浄化用フィルタであるディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ：Diesel Particulate Filter：以下、ＤＰＦと称する）３８とが上流側から順に配されている。

またターボチャージャ２７と酸化触媒３６との間の排気管１２には、還元剤（添加剤）である燃料（軽油）を排気管（排気通路）１２内に噴射するインジェクタ５０が設けられている。

酸化触媒３６は、例えば、セラミックス材料で形成されたハニカム構造の担体に、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）等の貴金属が担持されてなる。酸化触媒３６では、排気ガスが流入すると、排気ガス中の一酸化窒素（ＮＯ）が酸化されて二酸化窒素（ＮＯ_２）が生成される。また、酸化触媒３６における酸化反応が起こるには、酸化触媒３６が所定温度以上に加熱されている必要があるため、酸化触媒３６は可及的にエンジン１１に近い位置に配されていることが好ましい。酸化触媒３６がエンジン１１の熱によって加熱され、エンジン始動時等であっても、比較的短時間で酸化触媒３６を所定温度以上に加熱することができるからである。

ＮＯｘトラップ触媒３７は、例えば、セラミックス材料で形成されたハニカム構造の担体に、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）等の貴金属が担持されると共に、吸蔵剤としてバリウム（Ｂａ）等のアルカリ金属、あるいはアルカリ土類金属が担持されてなる。そして、ＮＯｘトラップ触媒３７では、酸化雰囲気においてＮＯｘ、すなわち、酸化触媒３６で生成されたＮＯ_２、また酸化触媒３６で酸化されずに排気ガス中に残存するＮＯを一旦吸蔵し、例えば、一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）等を含む還元雰囲気中において、ＮＯｘを放出して窒素（Ｎ_２）等に還元する。

また酸化触媒３６で生成されたＮＯ_２の多くはＮＯｘトラップ触媒３７によって吸着・分解（還元）され、吸着・分解されなかった残りのＮＯ_２はＤＰＦ３８での反応により浄化されるようになっている。

通常、エンジン１１から排出される排気ガスは酸化雰囲気であるため、ＮＯｘトラップ触媒３７内が酸化雰囲気となり、ＮＯｘトラップ触媒３７ではＮＯｘが吸着されるのみで吸着されたＮＯｘが分解（還元）されることはない。このため、ＮＯｘトラップ触媒３７に所定量のＮＯｘが吸着されると、ターボチャージャ２７と酸化触媒３６との間の排気管１２に固定されたインジェクタ５０から添加剤である燃料（軽油）が噴射されるようになっている。これにより、燃料が混合された排気ガスが酸化触媒３６を通過してＮＯｘトラップ触媒３７に供給され、ＮＯｘトラップ触媒３７内が還元雰囲気となり、吸蔵されたＮＯｘが分解（還元）される（ＮＯｘパージ）。

なおＮＯｘトラップ触媒３７は、窒素酸化物（ＮＯｘ）と同様に硫黄酸化物（ＳＯｘ）を吸蔵する。このため、ＮＯｘパージと同様に、所定のタイミングでインジェクタ５０から添加剤である燃料（軽油）が噴射されて、吸蔵されたＳＯｘが分解（還元）される（Ｓパージ）。例えば、ＮＯｘパージは、２０（ｓｅｃ）に一回程実施されるのに対し、Ｓパージは、走行距離が１０００ｋｍを超える毎に実施される。勿論、Ｓパージを行うタイミングは、特に限定されず、例えば、走行距離が５００ｋｍを超える毎に実施されてもよい。

ＤＰＦ３８は、例えば、セラミックス材料で形成されたハニカム構造のフィルタであり、ＤＰＦ３８内には、例えば、上流側端部が開放され下流側端部が閉塞された排気ガス通路３８ａと下流側端部が開放され上流側端部が閉塞された排気ガス通路３８ｂとが交互に配列されている。そして、排気ガスは、まず上流側端部が開放された排気ガス通路３８ａに流入し、隣接する排気ガス通路３８ｂとの間に設けられた多孔質の壁面から下流側端部が開放された排気ガス通路３８ｂに流入して下流側に流出し、この過程において排気ガス中の微粒子状物質（ＰＭ）が、壁面に衝突したり吸着されたりして捕捉される。

捕捉されたＰＭは、排気ガス中のＮＯ_２によって酸化（燃焼）されＣＯ_２として排出され、またＤＰＦ３８内に残存するＮＯ_２はＮ_２に分解されて排出されるようになっている。すなわち、ＤＰＦ３８では、排気ガスを浄化して、ＰＭ及びＮＯｘの排出量を大幅に低減できるようになっている。また、ＰＭが燃焼されることで、ＤＰＦ３８の性能がある程度再生される。

ここで、通常は、上述したようにＮＯｘはＮＯｘトラップ触媒３７で吸蔵されるため、ＤＰＦ３８に供給される排気ガス中のＮＯ_２の量は少なく、ＤＰＦ３８にはＰＭが徐々に堆積されていく。そして、ＤＰＦ３８に所定量のＰＭが堆積すると、燃料噴射弁３３あるいは排気管１２に固定されているインジェクタ５０から所定量の燃料が噴射されるようになっている。上述したように排気ガスに燃料が混合されると、ＮＯｘトラップ触媒３７では吸蔵されたＮＯｘが還元されるため、排気ガスに含まれているＮＯｘ（ＮＯ_２）はＮＯｘトラップ触媒３７で吸蔵されずにＤＰＦ３８に供給される。これにより、ＤＰＦ３８におけるＰＭの燃焼が促進されるようになっている。例えば、本実施形態では、走行距離５００ｋｍを超える毎に、このようなＤＰＦ３８の再生処理と、上述したＳパージとを同時に実施している。

なおこれら酸化触媒３６、ＮＯｘトラップ触媒３７及びＤＰＦ３８の上流側近傍及びＤＰＦ３８の下流側近傍には、それぞれ排気温センサ３９が設けられており、これら複数の排気温センサ３９によって、酸化触媒３６、ＮＯｘトラップ触媒３７及びＤＰＦ３８に流入する排気ガスの温度と、酸化触媒３６、ＮＯｘトラップ触媒３７及びＤＰＦ３８から排出される排気ガスの温度を検出している。また酸化触媒３６及びＤＰＦ３８の上流側近傍には、排気ガス中の酸素濃度を検出するための酸素濃度センサ４０が設けられている。

また車両には、図示しない電子制御ユニット（ＥＣＵ）が設けられており、このＥＣＵには、入出力装置、制御プログラムや制御マップ等の記憶を行う記憶装置、中央処理装置及びタイマやカウンタ類が備えられている。そして、このＥＣＵが、上述した各種センサ類からの情報に基づいて、排気浄化装置１０が搭載されたエンジン１１の総合的な制御を行っている。

そして本発明では、このような排気浄化装置１０のインジェクタ５０から添加剤としての燃料が噴射される際（ＮＯｘパージ、Ｓパージ等の処理が実施される際）、エンジン１１の運転状態を、「通常燃焼」から「低ＰＭ排出燃焼」に切り替えることで、インジェクタ５０の先端面へのデポジットの堆積を抑制するようにした。例えば、本実施形態では、エンジン１１の運転状態を、「通常燃焼」から「低ＰＭ排出燃焼」に切り替えることで、空燃比が変更されるようにしている。

以下、排気浄化装置１０の制御方法について説明する。図２は、一実施形態に係る排気浄化装置の制御方法の一例を示すフローチャートである。

図２に示すように、まずステップＳ１１でインジェクタ５０から燃料を噴射する条件（排気燃料添加条件）が成立したか否かを判定する。例えば、ＮＯｘパージ、Ｓパージ、ＤＰＦ再生等を実施するための条件が成立したか否かを判定する。またステップＳ１１の判定が実施される際、エンジン１１の運転状態は、「通常燃焼」となっている。なおエンジン１１の運転状態が、「通常燃焼」である場合、所定のマップ（ベースマップ）に基づいて空燃比が設定される。

ここで排気燃料添加条件が成立していなければ（ステップＳ１１：Ｎｏ）、排気燃料添加（インジェクタ５０による排気管１２への燃料噴射）は実施されず、そのまま当該処理を終了する。一方、排気燃料添加条件が成立している場合には（ステップＳ１１：Ｙｅｓ）、ステップＳ１２で排気燃料添加が実施されると共に、ステップＳ１３でエンジン１１の運転状態が、「通常燃焼」よりもＰＭの排出を抑制した「低ＰＭ排出燃焼」に切り替えられる（切替手段）。このようにエンジン１１の運転状態が「通常燃焼」から「低ＰＭ排出燃焼」に切り替えられることで、具体的には、空燃比が変更される。

図３は、空燃比とスモーク量（ＰＭ量）との関係を示すグラフである。図３に示すように、空燃比が小さい状態（リッチ化された状態）から増加する（リーン化される）に連れて、一旦スモーク量は上昇した後、徐々に減少するという傾向を示す。このため、エンジン１１の運転状態が、通常燃焼から低ＰＭ排出燃焼に切り替えられた場合には、現在の空燃比を基準として、スモーク量のピークから離れる方向に空燃比が変更される。例えば、現在の空燃比が、図３中のスモーク量のピークよりもリッチ側（図中左側）であれば、エンジン１１の運転状態が通常燃焼から低ＰＭ排出燃焼に切り替えられることで空燃比はさらにリッチ側に変更される。一方、現在の空燃比が、図３中のスモーク量のピークよりもリーン側（図中右側）であれば、空燃比はさらにリーン側に変更されることになる。なおエンジン１１の空燃比は、通常は、図３中のスモーク量のピークよりもリーン側であるため、エンジン１１の運転状態が、「通常燃焼」から「低ＰＭ排出燃焼」に切り替えられることで、空燃比はリーン側に変更されることになる。

なお、エンジン１１の運転状態が「通常燃焼」である場合、上述のように空燃比はベースマップを参照して適宜設定されるが、エンジン１１の運転状態が「通常燃焼」から「低ＰＭ排出燃焼」に切り替えられた場合には、例えば、ベースマップとは異なる低ＰＭ排出燃焼用マップを参照して空燃比が適宜設定される。勿論、空燃比の設定方法は、特に限定されず、例えば、運転状態が「低ＰＭ排出燃焼」に切り替えられた場合に、ベースマップに基づいて設定された空燃比を適宜補正するようにしてもよい。

空燃比の変更方法は、例えば、本実施形態のようにエンジン１１がＥＧＲ通路を有するものである場合には、ＥＧＲ通路から吸気管に循環される排気ガス（ＥＧＲガス）の量（ＥＧＲ量）の変更することが挙げられる。ＥＧＲ量を増加すると空燃比はリッチ化される傾向にあり、ＥＧＲ量を減少すると空燃比はリーン化される傾向にある。このため、ＥＧＲ量を変更することによって空燃比を変更することができる。

勿論、空燃比の変更方法は、ＥＧＲ量の変更だけに限られず、例えば、燃料噴射弁３３から噴射される燃料噴射量を変更であってもよい。燃料噴射弁３３による燃料噴射量は、上述した各種センサ類からの検出情報からＥＣＵで演算された演算結果に基づいて設定される。詳しくは、ＥＣＵが各種センサ類からの検出情報に基づいて適正な目標空燃比を設定し、この目標空燃比に応じた適正な量の燃料が燃料噴射弁３３から噴射されるようになっている。つまり、エンジン１１の運転状態が切り替えられると、実際には目標空燃比が変更され、変更された目標空燃比に応じた適正な量の燃料が燃料噴射弁３３から噴射される。この場合、トルク変動が発生する恐れがあるが、噴射タイミングの変更や多段噴射を行うことでトルク変動を抑えるようにしてもよい。

また、別の空燃比の変更方法として、例えば、本実施形態のようにエンジン１１がターボチャージャ２７を備えている場合には、吸気管２２から燃焼室１７に供給される新規空気量を変更するが挙げられる。過給圧を上げると空燃比はリーン化される傾向にあり、過給圧を下げるとリッチ化される傾向にある。このため、過給圧を変更するよって空燃比を変更することができる。

また、エンジン１１の運転状態が「通常燃焼」から「低ＰＭ排出運転」に切り替えられた場合に、必ずしも空燃比が変更される必要はない。例えば、コモンレール３４の燃料圧力を変更して、燃料噴射弁３３の噴射圧を変更するようにしてもよい。

図４は、噴射圧を変化させたときのＥＧＲ率とＰＭ量との関係を示すグラフである。なお噴射圧は、Ｄ１＞Ｄ２＞Ｄ３の関係にある。この図４の結果から分かるように、ＥＧＲ率に拘わらず、ＰＭ量は噴射圧が高いほど減少する傾向にある。また空燃比の変化は、ＥＧＲ率の変化にほぼ一致する。つまりこの結果から、空燃比の変化に拘わらず、ＰＭ量は噴射圧が高いほど減少する傾向にあることが分かる。したがって、噴射圧を変更することによっても、エンジン１１の運転状態を、ＰＭ量を低下させた「低ＰＭ排出燃焼」とすることができる。

そして、このように排気燃料添加を実施する際にエンジン１１の運転状態を「通常燃焼」から「低ＰＭ排出燃焼」に切り替えるようにすることで、インジェクタ５０の先端面等へのデポジットの堆積を抑制することができる。すなわち、燃料添加中に排気ガス中の煤が減少するため、インジェクタ５０の先端面等にデポジットとして堆積するのを抑えることができる。したがって、インジェクタ５０から排気通路１２に燃料（添加剤）を常に良好に供給することができる。

なおステップＳ１３で、エンジン１１の運転状態を「低ＰＭ排出燃焼」に変更した後は、次にステップＳ１４で排気燃料添加終了条件が成立しているか否かを判定する。ここで排気燃料添加終了条件が成立していなければ（ステップＳ１４：Ｎｏ）、排気燃料添加を継続すると共に（ステップＳ１２）、エンジン１１の運転状態を「低ＰＭ排出燃焼」のまま維持する（ステップＳ１３）。

一方、排気燃料添加終了条件が成立している場合には（ステップＳ１４：Ｙｅｓ）、排気燃料添加を終了するが、エンジン１１の運転状態は「低ＰＭ排出燃焼」のまま維持する（ステップＳ１５）。そして、ステップＳ１６で排気燃料添加終了から所定時間経過したか否か判定し、所定時間が経過した時点で（ステップＳ１６：Ｙｅｓ）、ステップＳ１７でエンジン１１の運転状態を「通常燃焼」に戻して、一連の処理が終了する。

このように本実施形態では、排気燃料添加が終了した後も一定期間、エンジン１１の運転状態を「低ＰＭ排出燃焼」のまま維持するようにした。すなわち排気燃料添加の終了とエンジン１１の運転状態を「低ＰＭ排出燃焼」から「通常燃焼」に切り替えるタイミングとの間にタイムラグを生じさせるようした。これにより、デポジットの堆積をさらに抑制することができる。インジェクタ５０近傍には、排気燃料添加を終了した後もしばらくの間、バインダとなる燃料が滞留している場合がある。上記タイムラグを生じさせておくことで、インジェクタ５０近傍の燃料は排気ガスと共に確実に排出されるため、デポジットの堆積がさらに抑制される。

勿論、このようなタイムラグは必ずしも必要ではない。基本的には排気燃料添加が実施されている間だけ、すなわちインジェクタ５０から燃料が噴射されている間だけ、エンジン１１の運転状態が「低ＰＭ排出燃焼」に切り替えられていれば、デポジットの堆積を十分に抑制することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、この実施形態に限定されるものではない。例えば、上述した実施形態では、ＮＯｘやＳを分解する排気浄化用触媒として、燃料（軽油）を還元剤としてＮＯｘを分解（還元）するＮＯｘトラップ触媒を例示したが、これに限定されず、例えば、排気ガス中のＮＯｘを選択的に触媒に吸着させ、還元剤としてアンモニアあるいは尿素をインジェクタから噴射してＮＯｘを分解（還元）する、いわゆるＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction）等を具備する装置にも本発明を適用することができる。

また、上述した実施形態では、添加剤として還元剤を添加した例を説明したが、添加剤は還元作用を目的としたものに限らず、排気系に添加するものであれば、例えば、燃焼による昇温を目的とした燃料等であってもよい。

さらに、上述した実施形態ではターボチャージャ、ＥＧＲ装置を備えている吸排気系の構成の一例を示しているが、特にこれに限定されず、これらターボチャージャやＥＧＲ装置は、必ずしも設けられている必要はない。

一実施形態に係る排気浄化装置の概略構成を示す図である。 一実施形態に係る排気浄化装置の制御方法の一例のフローチャートである。 空燃比とスモーク量との関係を示すグラフである。 噴射圧を変化させたときのＥＧＲ率とＰＭ量との関係を示すグラフである。

符号の説明

１０ 排気浄化装置
１１ エンジン
１２ 排気管（排気通路）
１３ シリンダヘッド
１４ シリンダブロック
１５ シリンダボア
１６ ピストン
１７ 燃焼室
１８ コンロッド
１９ クランクシャフト
２０ 吸気ポート
２１ 吸気マニホールド
２２ 吸気管（吸気通路）
２３ 吸気弁
２４ 排気ポート
２５ 排気マニホールド
２６ 排気弁
２７ ターボチャージャ
２８ インタークーラ
２９ スロットルバルブ
３０ ＥＧＲ管（ＥＧＲ通路）
３１ ＥＧＲクーラ
３２ ＥＧＲ弁
３３ 燃料噴射弁
３４ コモンレール
３５ サプライポンプ
３６ 酸化触媒
３７ ＮＯｘトラップ触媒
３８ ＤＰＦ
３９ 排気温センサ
４０ 酸素濃度センサ
５０ インジェクタ

Claims (5)

1. エンジンの排気通路に介装される排気浄化用触媒と、該排気浄化用触媒よりも上流側に配されて前記排気通路に添加剤を噴射するインジェクタと、を具備すると共に、
   前記インジェクタから前記排気通路に添加剤が噴射される際に、前記エンジンの運転状態を通常燃焼から該通常燃焼よりもＰＭの排出を抑制した低ＰＭ排出燃焼に切り替える切替手段を具備することを特徴とする排気浄化装置。
2. 前記切替手段は、各運転状態に応じて空燃比を変更することを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
3. 前記エンジンが排気通路と吸気通路とを接続されて排気ガスの一部を循環させるＥＧＲ通路を具備するものであり、
   前記切替手段は、各運転状態に応じて前記ＥＧＲ通路を介して循環させる排気ガスの量を変更することを特徴とする請求項１又は２に記載の排気浄化装置。
4. 前記エンジンが排気通路に配設されたタービンを排気により回転させることで吸気通路に配設されたコンプレッサを回転させて吸気の過給を行うターボチャージャを具備するものであり、
   前記切替手段は、各運転状態に応じて前記ターボチャージャによる過給圧を変更することを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の排気浄化装置。
5. 前記切替手段は、各運転状態に応じて前記エンジンの燃料噴射弁から噴射される燃料の噴射圧を変更することを特徴する請求項１〜４の何れか一項に記載の排気浄化装置。

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